KR20060052042A

KR20060052042A - 3ｄ에서의 하드웨어 가속화된 안티-엘리어싱 방법 및시스템

Info

Publication number: KR20060052042A
Application number: KR1020050093441A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 스티븐슨; 아쉬라프 에이. 미하일
Original assignee: 마이크로소프트 코포레이션
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2006-05-19
Also published as: CN1763786A; US20060082593A1; EP1659539A1; JP2006120158A

Abstract

물체의 안티-엘리어싱 래스터화를 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 외형들로 표현된 물체의 특정 시점으로부터, 그 물체의 실루엣 상에 에지를 갖는 외형이 선택된다. 그 물체의 실루엣 상에 있는 외형의 에지에 에지 공간적 구조를 생성한다. 에지 공간적 구조를 렌더링한다. 외형의 일부분이 그 에지 공간적 구조에 겹쳐지지 않도록 정해진 깊이 검정에 따라 에지 공간적 구조를 렌더링한 이후에 외형을 렌더링하거나, 에지 공간적 구조에 겹쳐지는 어떤 부분이 제거되도록 외형 자체를 수정한다. 이는 물체의 실루엣 상에 놓인 각 외형의 각 에지 마다 반복될 수 있다.

하드웨어, 가속화, 안티-엘리어싱

Description

3Ｄ에서의 하드웨어 가속화된 안티-엘리어싱 방법 및 시스템{METHOD FOR HARDWARE ACCELERATED ANTI-ALIASING IN 3D}

도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 컴퓨터 시스템을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명의 다양한 양상에 따라, 그리드(grid) 상에 삼각형을 예시한 다이어그램.

도 3은 본 발명의 다양한 양상에 따라, 삼각형 및 픽셀들을 도시한 다이어그램.

도 4는 본 발명의 다양한 양상에 따라, 안티-엘리어싱에서 수행될 수 있는 동작들을 나타낸 흐름도.

도 5는 본 발명의 다양한 양상에 따르는 도 4의 블록(425)에 해당하는 흐름도.

도 6은 본 발명의 다양한 양상에 따라, 새로운 에지 공간적 구조(geometry)의 예와 함께 도 3의 삼각형을 도시한 다이어그램.

도 7은 본 발명의 다양한 양상에 따라, 에지 공간적 구조의 다른 예와 함께 도 3의 삼각형을 도시한 다이어그램.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 컴퓨터

120: 프로세싱 유닛

121: 시스템 버스

190: 비디오 인터페이스

본 발명은 일반적으로 컴퓨터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 이미지에 관한 것이다.

안티-엘리어싱은 컴퓨터 이미지의 대각선 또는 곡면(curved edges)에서 일반적인 엘리어싱의 인위적 결과(artifacts)를 감소시키는데 사용된다. 3D 모델의 안티-엘리어싱된 래스터화(rasterization)에 대한 현재 기술들은 과다한 시간 및 전용 하드웨어 지원을 요구하거나 물체 부풀기(object bloating) 등의 수용 불가한 인위적 결과를 초래한다. 또한, 3D 모델을 위한 안티-엘리어싱은 그래픽 카드마다 성능과 품질면에서 달라진다. 요구되는 것은 3D 모델을 위한 안티-엘리어싱을 가속화하는 방법인 것이다. 이상적으로, 이런 방법은 그래픽 카드에 걸쳐 일관된 결과를 제공할 것이다.

요약하자면, 본 발명은 물체의 안티-엘리어싱된 래스터화를 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 외형들(shapes)로 표현된 물체의 특정 시점(viewpoint)으로부터, 물체의 실루엣 상에 에지를 갖는 외형이 선택된다. 물체의 실루엣 상에 있는 외형의 에지에서 에지 공간적 구조(geometry)가 생성된다. 에지 공간적 구조를 렌더링한다. 정해진 깊이 검정(depth test)에 따라, 에지 공간적 구조를 렌더링한 이후에 외형의 일부분이 에지 공간적 구조와 겹쳐지지 않도록 외형을 렌더링하거나, 에지 공간적 구조와 겹쳐진 어떤 부분이 제거되도록 외형 자체를 수정한다. 이는 물체의 실루엣 상에 놓인 각 외형의 각 에지에 대해 반복될 수 있다.

본 발명의 일 양상에서, 에지 공간적 구조는 외형의 에지에 있는 텍스처(texture)에 일치하는 텍스처를 갖도록 텍스처링된다(textured). 또한, 에지 공간적 구조는 불투명한 것에서부터 완전히 투명한 것까지 다양한 투명도를 가진 텍스처를 가질 수 있다. 이로 인해 에지 공간적 구조 바로 아래의 픽셀들의 색상이 에지 공간적 구조의 픽셀들의 색상과 혼합되게 된다. 이는 물체의 실루엣을 안티-엘리어싱하는 효과를 가진다.

다른 양상들은 이하의 상세한 기술로부터 도면들에 관련해서 취해질 때, 분명해질 것이다.

예시적인 동작 환경

도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 적절한 컴퓨팅 시스템 환경(100)의 예를 예시한다. 컴퓨팅 시스템 환경(100)은 적절한 컴퓨팅 환경의 한 예일 뿐이며, 본 발명의 사용과 기능을 제한하는 범위로서 제시된 것은 아니다. 컴퓨팅 환경(100)은 예시적인 동작 환경(100)에서 예시된 컴포넌트들 중 하나 또는 임의 조합에 관련되어 어떤 의존성 또는 요구 사항을 가지는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 여러 다른 범용 또는 전용 컴퓨팅 시스템 환경 또는 구성에서 동작한다. 본 발명이 사용되기에 적합한 공지된 컴퓨팅 시스템, 환경, 및/또는 구성에 대한 예로서, 개인용 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 휴대형 또는 랩탑 장치, 멀티프로세서 시스템, 마이크로컨트롤러 기반의 시스템, 셋탑 박스, 프로그램가능한 소비자 전자기기, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 상기 시스템과 장치들 중 임의의 하나를 포함하고 있는 분산 컴퓨팅 환경 등을 들 수 있다.

본 발명은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈들과 같은 컴퓨터-실행가능 명령어들의 일반적인 관점에서 기술될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 태스크들 또는 특정 추상화 데이터 타입을 실행하는 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 본 발명은 태스크가 통신 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 장치에 의해 실행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 또한 실행가능하다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈이 메모리 저장 장치를 포함한 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체 모두에 위치할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명을 구현한 예시적인 시스템이 임의의 컴퓨터(110) 형태인 범용 컴퓨팅 장치를 포함한다. 컴퓨터(110)의 컴포넌트들은 프로세싱 유닛(120), 시스템 메모리(130), 및 시스템 메모리를 포함해서 다양한 시스템 컴포넌트들을 프로세싱 유닛(120)에 결합시키는 시스템 버스(121)를 포함하나, 이에만 한정되지 않는다. 시스템 버스(121)는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 장치 버스, 다양한 종래의 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스를 포함하여 여러 형태의 버스 구조들 중 임의의 것일 수 있다. 예로서, 이런 아키텍 처는 업계 표준 구조(ISA) 버스, 마이크로 채널 구조(MCA) 버스, Enhanced ISA 버스(EISA), 비디오 전자 공학 표준 협회(VESA) 로컬 버스, 및 메자닌 버스라고 알려진 주변 장치 상호 연결(PCI) 버스를 또한 포함하나, 이에만 한정되지 않는다.

컴퓨터(110)는 전형적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터(110)에 의해 액세스될 수 있는 임의의 것이며, 휘발성 혹은 비휘발성 매체, 분리형 혹은 비분리형 매체 모두를 포함한다. 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체와 통신 매체를 포함하며, 이에만 한정되지 않는다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 및 기술로 구현될 수 있는 휘발성 및 비휘발성 분리형 및 비분리형 매체를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD, 또는 기타 광디스크 저장장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장장치, 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터(110)에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는데 사용될 수 있는 기타 다른 매체들을 포함하나, 이에만 한정되지 않는다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 또는 기타 데이터를 반송파 또는 기타 전송 메커니즘 등의 변조된 데이터 신호에 구현한 것이며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. "변조된 데이터 신호"란 용어는 하나 이상의 특성을 그 신호에 실린 정보를 부호화하는 방식으로 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 예로서, 통신 매체는 유선 네트워크 또는 유선에 의한 직접 연결과 같은 유선 매체와, 음향, RF, 적외선, 및 기타 무선 매체 등의 무선 매체를 포함하나, 이에만 한정되지는 않는다. 상기 것들의 임의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.

시스템 메모리(130)는 판독 전용 메모리(ROM:130) 및 임의 접근 메모리(RAM:132)와 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 형태의 컴퓨터 저장 매체를 포함한다. 시작할 때 등에 컴퓨터(110) 내의 구성 요소들 사이의 정보 전달을 돕는 기본적인 루틴들을 포함하는 기본 입력/출력 시스템(BIOS)은 전형적으로 ROM(131)에 저장된다. RAM(132)은 전형적으로 프로세싱 유닛(120)에 의해/상에서 현재 동작중인 즉시 액세스 가능한 프로그램 모듈 및/또는 데이터를 포함한다. 예로서, 도 1은 운영 체제(134), 애플리케이션 프로그램들(135), 기타 프로그램 모듈들(136), 및 프로그램 데이터(137)를 예시하나, 이에만 한정되지 않는다.

컴퓨터(110)는 또한 기타 분리형/비분리형, 휘발성/비휘발성 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 단지 예로서, 도 1은 비분리형 비휘발성 자기 매체로부터 판독하거나 기입하는 하드 디스크 드라이브(141), 분리형 비휘발성 자기 디스크(152)로부터 판독하거나 기입하는 자기 디스크 드라이브(151), 및 CD-ROM 또는 기타 광 매체와 같은 분리형 비휘발성 광디스크(156)로부터 판독하거나 기입하는 광디스크 드라이브(155)를 예시한다. 예시적인 동작 환경에서 사용될 수 있는 기타 분리형/비분리형, 휘발성/비휘발성 컴퓨터 저장 매체는 자기 테입 카세트, 플래시 메모리 카드, DVD, 디지털 비디오 테입, 고체 상태 RAM, 고체 상태 ROM 등이 될 수 있으나, 이에만 한정되지 않는다. 하드 디스크 드라이브(141)는 인터페이스(140)와 같은 비분리형 메모리 인터페이스를 통해 시스템 버스(121)에 전형적으로 연결 되고, 자기 디스크 드라이브(151) 및 광디스크 드라이브(155)는 인터페이스(150)와 같은 분리형 메모리 인터페이스에 의해 시스템 버스(121)에 전형적으로 연결된다.

상기 도 1에서 예시되어 논의된 드라이브들 및 관련 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 기타 데이터를 컴퓨터(110)에 저장하기 위해 제공된다. 도 1에서, 예를 들어 하드 디스크 드라이브(141)는 운영 체제(144), 애플리케이션 프로그램들(145), 기타 프로그램 모듈들(146), 및 프로그램 데이터(147)를 저장하는 것으로 도시된다. 이런 컴포넌트들은 운영 체제(134), 애플리케이션 프로그램들(135), 기타 프로그램 모듈들(136), 및 프로그램 데이터(137)와 동일하거나 또는 다를 수 있음에 유의해야 한다. 운영 체제(144), 애플리케이션 프로그램들(145), 기타 프로그램 모듈들(146), 및 프로그램 데이터(147)는 최소한 그것들이 다른 복제본이라는 것을 예시하기 위해 본원에서 다른 번호를 부여받는다. 사용자는 키보드(162) 및 주로 마우스나 트랙볼 또는 터치 패드로 지칭되는 포인팅 장치(161)와 같은, 입력 장치를 통해 명령들 및 정보를 컴퓨터(110)에 입력할 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로서 조이스틱, 게임 패드, 위성 접시형 안테나, 스캐너, 휴대형 PC 또는 기록 태블릿의 닿으면-감응하는 스크린 등을 포함할 수 있다. 이러한 장치들과 기타 입력 장치들은 종종 시스템 버스(121)에 결합된 사용자 입력 인터페이스(160)를 통해 프로세싱 유닛(120)에 연결되는데, 예를 들면, 병렬 포트, 게임 포트, 또는 범용 직렬 버스(USB)와 같은 버스 구조 및 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. 모니터(191) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 비디오 인터페이스(190) 등의 임의 인터페이스를 통해 시 스템 버스(121)에 연결될 수 있다. 모니터 이외에, 컴퓨터는 출력 장치 인터페이스(195) 등을 통해 연결될 수 있는 스피커(197)와 프린터(196) 같은 기타 주변 출력 장치들도 전형적으로 포함한다.

컴퓨터(110)는 원격 컴퓨터(180)와 같은 하나 이상의 원격 컴퓨터들로의 논리적 연결을 사용하는 네트워크 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(180)는 개인용 컴퓨터, 서버, 라우터, 네트워크 PC, 피어 장치, 또는 기타 공통 네트워크 노드일 수 있으며, 메모리 저장장치(181)만이 도 1에 예시되었을 지라도 전형적으로 컴퓨터(110)와 관련되어 상기의 기술된 구성요소들 중 다수 혹은 모두를 포함한다. 도 1에 도시된 논리적 연결들은 근거리 통신망(LAN:171)과 광역 통신망(WAN:173)을 포함하나, 기타 네트워크들도 포함할 수 있다. 그러한 네트워킹 환경들은 사무실, 기업 규모 컴퓨터 네트워크, 인트라넷 및 인터넷에서 흔한 것이다.

LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(110)는 네트워크 인터페이스(170)나 어댑터를 통해 LAN(171)으로 연결된다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(110)는 전형적으로 인터넷과 같은 WAN(173)을 거쳐 통신을 설정하기 위한 모뎀(172) 또는 기타 수단을 포함한다. 내장 또는 외장될 수 있는 모뎀(172)은 사용자 입력 인터페이스(160) 또는 기타 적절한 메커니즘을 통해 시스템 버스(121)로 연결될 수 있다. 네트워크 환경에서, 컴퓨터(110)와 관련되어 도시된 프로그램 모듈이나 그들의 일부는 원격 메모리 저장장치에 저장될 수 있다. 예로서, 도 1은 메모리 장치(181)에 상주하는 원격 애플리케이션 프로그램들(185)을 예시하나, 이에만 한정되지 않는다. 도시된 네트워크 연결들은 예시적이며, 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하기 위한 기타 수단들이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

3D에서 가속화된 안티 - 엘리어싱

도 2는 본 발명의 다양한 양상에 따라, 그리드 상에 삼각형을 예시한 다이어그램이다. 디스플레이는 삼각형(210)을 둘러싸고 있는 도시된 것 등의 그리드로 배치된 픽셀들로 분할될 수 있거나, 그 디스플레이의 에지에 다른 픽셀들을 포함할 수 있다. 전형적으로, 컴퓨터는 디스플레이 상의 각 픽셀이 그 디스플레이 상의 다른 픽셀들에서 디스플레이된 색상들과는 관계없이 색상을 디스플레이하게끔 할 수 있다.

삼각형(210) 내에 픽셀 중심이 위치한 픽셀들은 삼각형에 연관된 색상들을 디스플레이하게 될 수 있는 반면에, 삼각형 외부에 픽셀 중심을 가진 픽셀들은 검정 등의 배경 색상을 디스플레이하게 될 수 있다. 안티-엘리어싱을 행하지 않으면, 이것은 삼각형(210)의 주변부들(borders)에 있는 픽셀들에서 계단-밟기 패턴(stair-stepping pattern)이 초래될 수 있다.

3차원(3D) 물체를 포함하여, 물체들은 외형들의 모음(collection)에 의해 표현될 수 있다. 실제로, 각 외형은 하나의 삼각형 또는 삼각형들로 분할될 수 있다. 특정 시점으로부터 물체를 보게 되는 경우, 이런 삼각형들 중 몇몇은 완전히 물체의 경계 내에 놓여있을 수 있으나, 다른 삼각형들은 물체의 에지에 놓여 있을 수 있다. (특정 시점으로부터) 물체의 에지에 놓여 있는 삼각형들은 그 물체의 실루엣 에지 중 일부분을 형성하는 하나 이상의 에지들을 가질 수 있다. 삼각형들로 구성된 3D 물체들의 경우, 실루엣 에지는 시점을 향해 있는 삼각형과 그 시점으로 부터 멀어지는 쪽을 향하고 있는 삼각형 모두에 닿아 있는 에지이다. 삼각형이 놓여있는 평면의 법선이 시점 쪽을 가리키고 있는 경우, 삼각형은 시점을 향해 있다.

도 3은 본 발명의 다양한 양상에 따라, 삼각형 및 픽셀들을 도시한 블록도이다. 픽셀(310)은 삼각형(205)의 에지와 이미지의 실루엣 상에 놓인다(도시 생략). 안티-엘리어싱을 행하지 않는 동작시에는, 픽셀(310)은 삼각형(305)의 색상으로 채색될 수 있는데, 왜냐하면 그 픽셀(310)의 중심이 삼각형 내부에 놓이기 때문이다. 그러나, 엘리어싱을 막거나 감소시키기 위해, 삼각형(305)의 에지(및 이미지의 실루엣)에 놓인 각 픽셀은 배경 픽셀의 색상(또는 삼각형 뒤의 물체의 픽셀 색상)과 삼각형(305)의 색상이 혼합된 색상을 디스플레이하게 될 수 있다. 예를 들어, 픽셀(310)이 90%는 삼각형(305) 내부에 존재하고, 10%는 삼각형(305)의 외부에 존재한다면, 픽셀(310)의 색상은 삼각형 색상에 대해 90% 가중화되고, 배경 색상에 대해 10% 가중화된 혼합색이 될 것이다. 부분적으로 삼각형 내에 있는 픽셀의 백분율은 픽셀의 중심으로부터 삼각형의 에지까지의 거리에 비례하여 계산될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다양한 양상에 따라, 안티-엘리어싱에서 수행될 수 있는 동작들을 나타낸 흐름도이다. 블록(405)에서, 프로세스가 시작된다. 블록(410)에서, (시점으로부터) 안티-엘리어싱될 물체의 실루엣을 검출한다. 이것은 시점을 향해 있는 삼각형뿐만 아니라 그 시점으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 삼각형 모두에 닿아 있는 에지를 찾기 위해 각 삼각형 면(face)에 관한 인접 정보를 사용함으로써, 수행될 수 있다. 본 발명의 정신 또는 범위 내에서, 실루엣 검출에 대한 다른 방법들이 사용될 수 있다. 예시적인 실루엣 검출 알고리즘이, 2001년 대화형 3D 그래픽에 관한 심포지움에서, Sander, P. V., Gortler, S, J., Hoppe, H., 와 Snyder, J.에 의한 "Discontinuity edge overdraw"란 문서의 pp.167-174에 기술되어 있으며, 참조로 본원에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 불연속 에지가 발생하는 어느 곳이라도 실루엣 상에 있는 것으로서 다루어진다. 이런 에지들을 실루엣 상에 있는 것처럼 다룸으로써 물체의 실제 실루엣 상에 놓여 있지 않은 날카로운 에지들에 대해 안티-엘리어싱을 수행할 수 있다는 것을 인식할 것이다.

블록(415)에서, 물체를 구성하는 삼각형들을 시점에 대하여 뒤에서부터 앞으로 정렬한다. 블록(420)에서, Z-검정 함수는 "엄밀하게 미만"으로 설정된다. Z-검정 함수를 엄밀하게 미만으로 설정함으로써 새로운 픽셀의 Z값이 기존 픽셀의 Z값보다 엄밀하게 작은 경우를 제외하곤 않는다면 픽셀이 기존의 픽셀 위로 그려지지 않게 보장하는 효과를 가진다.

블록(425)에서, 도 5에 관련하여 보다 상세히 기술된 대로 삼각형들은 렌더링한다. 블록(430)에서, 프로세스는 종료한다.

본 발명의 다양한 양상에 따르면, 도 5는 도 4의 블록(425)에 해당하는 흐름도이다. 블록(505)에서, 프로세스가 입력된다. 블록(510)에서, 렌더링할 제1 삼각형이 선택된다. 이것은 물체가 보이는 시점으로부터 가장 멀리 있는 삼각형이다. 블록(515)에서, 그 삼각형의 에지가 물체의 실루엣 상에 있는지에 대한 판정이 행해진다. 만약 있다면, 프로세스는 블록(520)으로 분기하고, 있지 않다면 프로세스는 블록(530)으로 분기한다.

블록(520)에서, 물체의 실루엣 상에 놓인 삼각형의 에지에 대해 새로운 에지 공간적 구조가 생성된다. 도 6은 본 발명의 다양한 양상에 따라 새로운 에지 공간적 구조의 예와 함께 도 3의 삼각형을 도시한 블록도이다. 새로운 에지 공간적 구조(605)는 한 픽셀 크기일 수 있으며, 새로운 에지 공간적 구조의 가운데(middle)가 삼각형(305)의 실루엣 에지 상에 놓이도록 위치할 수 있다. 이로써 새로운 에지 공간적 구조(605)에서는 픽셀의 절반은 삼각형(305) 내로 뻗어지게 되고, 나머지 픽셀 절반은 실루엣 에지 상의 삼각형(305)의 외측으로 뻗어지게 된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 에지 공간적 구조는 한 픽셀 너비보다 크거나 작을 수 있다.

에지 공간적 구조(605)는 삼각형(305)을 포함하는 평면과 동일한 평면에 생성된다. 이는 에지 공간적 구조가 자신과 겹쳐지는 삼각형의 픽셀들과 동일한 Z값은 가지게 될 것을 보장한다. 또한, 에지 공간적 구조(605)는 삼각형(305)의 앞쪽에 그려지므로, 이것은 삼각형(305)이 그려질 때 Z 검정의 "엄밀하게 미만"으로 인해 에지 공간적 구조(605) 내에서 어떤 픽셀들도 겹쳐지게 그려지지 않을 것이다(overdraw).

Z 검정 함수를 "엄밀하게 미만"으로 설정하는 것에 대한 대안으로, Z값들이 에지 공간적 구조(605)가 자신과 겹쳐진 삼각형 픽셀들 약간 앞쪽에 있음을 지시할 정도로, 에지 공간적 구조(605)는 편향될(biased) 수 있다. 또한, Z 검정 함수는 한 픽셀을 다른 픽셀과 함께 겹쳐지게 그리지 않도록 설정될 수 있는데, 그 다른 픽셀이 그 픽셀과 같거나 작은 Z 버퍼 값을 갖는 경우에 그러하다. 이것은 삼각형 을 렌더링할 때, 그 삼각형의 픽셀들이 에지 공간적 구조(605)에 의해 영향받는 어떤 픽셀들 위로 겹쳐지게 그려지지 않도록 하기 위해 행해질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 삼각형(305)의 렌더링이 에지 공간적 구조(605)의 픽셀들을 겹쳐지게 그리지 못하도록 하기 위해 Z 검정 함수의 "엄밀하게 미만" 설정을 사용하는 것 대신에, 삼각형(305)이 더 이상 에지 공간적 구조(605)에 겹쳐지지 않도록 삼각형을 수정할 수 있다. 또한, 에지 공간적 구조(605)는 삼각형의 평면 또는 시점의 평면에 위치할 수 있다. 에지 공간적 구조(605)를 삼각형의 평면 대신에 시점의 평면에 위치시킴으로써, 에지 평판 도형(605)이 근방의 잘려진 평면(clipping plane) 앞쪽으로 뻗어있는 경우 발생할 수 있는 에러들을 방지할 수 있다. 이런 방식으로 삼각형을 수정할 때, 삼각형의 텍스처링(texturing)과 에지 공간적 구조의 텍스처링 간의 시각적 불연속성을 회피하기 위해, 삼각형의 텍스처 좌표(coordinates)도 수정될 필요가 있다.

에지 공간적 구조(605)는 함께 조정되는 2개의 텍스처로 텍스처링될 수 있다. 2개의 텍스처들은 렌더러(renderer)에게 2개의 텍스처를 제공하고 각 텍스처가 에지 공간적 구조(605)에 적용되어야 한다고 지시함으로써 함께 조정될 수 있다. 텍스처 중 하나가 삼각형과 동일한 텍스처일 수 있어서, 에지 공간적 구조(605)를 따르는 색상이 삼각형(305)의 색상과 일치하게 된다. 에지 공간적 구조의 다른 한 텍스처는 삼각형 내부에 있는 에지 공간적 구조(605)의 한측상의 불투명한(예를 들어, 전혀 투명하지 않은) 것에서부터 삼각형(305)의 외부에 있는 에지 공간적 구조(605)의 한측상의 투명한 것까지 연속적으로 변동하는 알파 그라디언트 (alpha gradient)일 수 있다.

알파 그라디언트를 에지 공간적 구조(605) 상에 배치함으로서, 에지 공간적 구조(605)의 내부 에지 상에 중심을 갖는 픽셀은 불투명하게 되며, 에지 공간적 구조(605) 내의 삼각형(305)의 에지 상에 중심을 갖는 픽셀은 반투명하게 되며, 에지 공간적 구조(605)의 외부 에지 상에 중심을 갖는 픽셀은 완전히 투명하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 에지 공간적 구조(605)는 2개 픽셀 이상의 너비를 가질 수 있다. 또한, 투명한 것과 불투명한 것 사이의 변동(ramp) 대신에, 에지 공간적 구조(605)의 각 부분의 투명도는 함수(예컨대, sin(x)/x)에 의해 결정될 수 있다. 이런 경우에, 넓은 에지 공간적 구조에 결합시킨 이런 함수는 픽셀-너비 에지 공간적 구조와 결합한 선형 투명도 보다 물체의 실루엣을 더욱 정확하게 재구성할 수 있다.

텍스처는 에지 공간적 구조에 연관된 픽셀들의 색상을 결정하는데 사용될 수 있는 일종의 보간(interpolation) 메커니즘이다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 에지 공간적 구조에 연관된 픽셀들의 색상을 결정하는데 다른 보간 메커니즘이 사용될 수 있다. 몇몇 예시적인 보간 메커니즘으로 고로 쉐이딩(Gouraud shading), 텍스처(texture), 픽셀 쉐이더(pixel shaders) 등을 포함한다.

2개 이상의 픽셀 쉐이더가 에지 공간적 구조에 연관된 픽셀들에 적용될 수 있다. 이것은 1개의 픽셀 쉐이더를 픽셀들에 적용시키고, 그 후에 다른 픽셀 쉐이더를 그 픽셀들에 적용시킴으로써 행해질 수 있다. 픽셀 쉐이더는 공간적 구조에 연관된 각 픽셀의 색상을 계산해 내는 컴포넌트 또는 프로세스를 포함할 수 있다.

비록 직사각형으로 도시되어 있지만, 에지 공간적 구조(605)는 본 발명의 정신과 범위 내에서 다른 크기를 갖거나 다른 평면 도형이 될 수 있다. 예를 들어, 에지 공간적 구조는 도 7의 에지 공간적 구조(705)로 도시된 바와 같이 작성될 수 있으며, 도 7은 본 발명의 다양한 양상에 따르는 다른 예시적인 에지 공간적 구조와 함께 도 3의 삼각형을 도시한 다이어그램이다. 또한, 다른 평면 도형이 디스플레이되는 물체에 기초하여 사용될 수 있다.

또한, 한 픽셀 크기 또는 그보다 작은 크기에 근사한 삼각형들의 경우, 에지 공간적 구조는 생성될 수 없다.

도 5를 다시 참조하면, 블록(520)에서 에지 공간적 구조가 생성된 이후에는, 약간 편향된 Z 버퍼 값을 가질 수 있어, 상기 기술된 대로 렌더러가 에지 공간적 구조 내의 삼각형으로부터 어떤 픽셀들도 그려내지 못할 것이다. 그 후, 블록(525)에서 에지 공간적 구조를 렌더링한다. 블록(530)에서, 삼각형을 렌더링한다. 블록(535)에서, 렌더링할 다른 삼각형이 존재하는지에 대한 판정이 행해진다. 만약 존재하면, 프로세스는 블록(540)으로 분기하고, 존재하지 않으면, 프로세스는 블록(545)으로 분기한다.

블록(540)에서, 렌더링할 다음 삼각형을 얻는다. 삼각형의 선택은 시점으로부터 가장 먼 것에서부터 시점에서 가장 가까운 것으로 행해진다. 이것은 적어도 부분적으로 행해질 수 있어서, 멀리 있는 삼각형들의 픽셀들로부터의 색상들이 가까이 있는 삼각형들의 투명한 픽셀들에 부분적으로 겹쳐지는 색상들과 혼합된다.

블록(545)에서, 프로세스는 복귀한다.

도 1을 다시 참조하면, 상기 기술된 다양한 동작들이 컴퓨터(110)의 비디오 인터페이스(190) 상의 프로세서만으로 또는 프로세싱 유닛(120)과 결합되어 실행될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 기술된 동작들 다수 또는 전체가 비디오 인터페이스(190)에 의해 수행될 수 있고, 반면에 다른 실시예에서 상기 기술된 동작들의 다수 또는 전체가 프로세싱 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 컴퓨터(110) 상에 또는 원거리에 위치한 다른 프로세서들(도시 생략)이 본 발명의 정신과 범위 내에서 사용될 수 있다.

상기 상세한 설명으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 3D에서의 하드웨어 가속화된 안티-엘리어싱을 위한 개선된 방법이 제공된다. 본 발명은 다양한 수정 및 대체 구조를 허용하면서, 이에 대한 소정의 예시된 실시예들이 도면에 도시되고 상기에 상세히 기술되었다. 그러나, 본 발명을 개시된 특정 형태에만 한정하려는 의도는 없으며, 오히려 본 발명은 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변경, 대체 구조, 및 동등한 것들을 포함한다.

3D 모델의 안티-엘리어싱된 래스터화(rasterization)에 대한 하드웨어 가속화된 안티-엘리어싱 방법 및 시스템을 제공하여, 과다한 시간 및 전용 하드웨어 지원없이도 그래픽 카드에 걸쳐 일관된 결과를 제공할 수 있는 효과를 가진다.

Claims

컴퓨터 실행가능 명령어들을 가진 컴퓨터 판독가능 매체로서,

물체의 실루엣 상에 에지를 가진 외형(shape)을 선택하는 것,

상기 에지에 에지 공간적 구조를 생성하는 것,

상기 에지 공간적 구조를 렌더링하는 것, 및

상기 에지 공간적 구조를 렌더링한 이후에, 상기 외형을 렌더링하는 것

을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 외형은 삼각형을 포함하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 실루엣은 상기 물체가 보이는 시점(viewpoint)에 의해 정해지는

컴퓨터 판독가능 매체.
제3항에 있어서,

상기 실루엣은 상기 시점을 향해 있는 외형과 상기 시점으로부터 멀어지는 쪽의 외형 모두에 닿아 있는 에지를 포함하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 에지 공간적 구조는 한 픽셀 너비의 외형을 포함하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 외형은 평면(plane)에 위치하고 있으며, 상기 에지 공간적 구조도 상기 평면에 위치하고 있는

컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 외형은 한 평면에 위치하고 있으며, 상기 에지 공간적 구조는 다른 평면에 위치하고 있는

컴퓨터 판독가능 매체.
제7항에 있어서,

상기 다른 평판은 상기 물체가 보이는 시점의 평면을 포함하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 에지에 상기 에지 공간적 구조를 생성하는 것은 제1 픽셀 쉐이더를 상기 에지 공간적 구조에 연관된 픽셀들에 적용시키는 것

을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
제9항에 있어서,

상기 에지에 상기 에지 공간적 구조를 생성하는 것은 상기 제2 픽셀 쉐이더를 상기 에지 공간적 구조에 연관된 픽셀들에 적용시키는 것

을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 에지에 상기 에지 공간적 구조를 생성하는 것은 보간 메커니즘(interpolation mechanism)을 상기 에지 공간적 구조에 연관된 픽셀들에 적용시키는 것

을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
제11항에 있어서,

상기 보간 메커니즘은 고로 쉐이더(Gouraud shader)를 포함하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제11항에 있어서,

상기 보간 메커니즘은 픽셀 쉐이더(pixel shader)를 포함하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

상기 에지에 상기 에지 공간적 구조를 생성하는 것은 상기 에지에 있는 픽셀들의 텍스처에 일치하는 텍스처를 생성하는 것

을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
제14항에 있어서,

상기 에지에 상기 에지 공간적 구조를 생성하는 것은 불투명한 것에서부터 투명한 것에 이르기까지 변동하는 다른 텍스처를 생성하는 것

을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
제15항에 있어서,

상기 다른 텍스처는 상기 외형에 가장 가까운 에지 공간적 구조의 한측에서는 불투명하고, 상기 외형으로부터 가장 먼 상기 에지 공간적 구조의 한측에서는 투명한

컴퓨터 판독가능 매체.
제15항에 있어서,

상기 다른 텍스처는 선형적으로 불투명한 것에서부터 투명한 것에 이르기까지 변동하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제15항에 있어서,

상기 다른 텍스처는 비선형 함수에 기초하여 불투명한 것에서 투명한 것에 이르기까지 변동하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제18항에 있어서,

상기 비선형 함수는 사인파형(sinusoidal) 함수를 포함하는

컴퓨터 판독가능 매체.
제18항에 있어서,

상기 외형은 2개 픽셀 이상의 너비를 갖는

컴퓨터 판독가능 매체.
제1항에 있어서,

Z-검정 함수(Z-test function)를 엄밀하게 미만으로 설정하는 것을 더 포함하여, 상기 물체에 연관된 픽셀이 다른 픽셀보다 상기 시점에 더 가까이 있지 않는 한, 상기 픽셀이 상기 다른 픽셀 위로 겹쳐지게 그려지지 않도록 하는

컴퓨터 판독가능 매체.
이미지를 렌더링하는 방법으로서,

물체를 나타내는 외형들을 정렬하는 단계-상기 정렬은 상기 물체에 연관된 시점으로부터의 상기 외형들의 거리에 기초함-,

상기 물체의 실루엣 상에 있는 외형에 대한 에지 공간적 구조를 생성하는 단계, 및

상기 외형이 상기 에지 공간적 구조에 겹쳐지지 않도록, 상기 외형을 수정하는 단계

를 포함하는 방법.
제22항에 있어서,

상기 시점으로부터 가장 먼 것들에서부터 상기 시점에서 가장 가까운 것들 순으로 상기 외형들을 렌더링하는 단계

를 더 포함하는 방법.
제22항에 있어서,

상기 외형의 텍스처를 상기 에지 공간적 구조의 텍스처와 연이어지도록 수정하는 단계

를 더 포함하는 방법.
제22항에 있어서,

상기 외형들은 다각형들인 방법.
제25항에 있어서,

상기 다각형들은 삼각형들인 방법.
제22항에 있어서,

상기 물체의 실루엣 상에 있는 외형에 대한 에지 공간적 구조를 생성하는 상기 단계는 상기 에지 공간적 구조를 상기 외형의 에지에 겹쳐지도록 생성하는 단계

를 포함하는 방법.
제27항에 있어서,

상기 에지 공간적 구조는 다각형을 포함하는 방법.
제28항에 있어서,

상기 다각형은 직사각형을 포함하는 방법.
제27항에 있어서,

상기 외형은 평판에 위치하고, 상기 에지 공간적 구조를 상기 외형의 에지에 겹쳐지도록 생성하는 상기 단계는 상기 에지 공간적 구조를 상기 평판에 생성하고 상기 에지 공간적 구조의 적어도 일부분을 상기 외형이 존재하는 평판의 일부분에 생성하는 단계

를 포함하는 방법.
이미지를 렌더링하는 장치로서,

하나 이상의 프로세서 집합을 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는

물체의 실루엣을 검출하고,

상기 물체의 실루엣 상에 놓여 있는 외형의 에지에 에지 공간적 구조를 생성하고,

상기 에지 공간적 구조를 렌더링하고,

상기 에지 공간적 구조에 겹쳐지는 임의 부분을 제거하도록 상기 외형을 수정하거나, 상기 에지 공간적 구조가 렌더링 된 이후에 상기 외형을 렌더링하도록 구성되는

장치.
제31항에 있어서,

상기 물체의 표현을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이

를 더 포함하는 장치.
제31항에 있어서,

상기 하나 이상의 프로세서 집합은 그래픽 카드의 프로세서를 포함하는

장치.
제33항에 있어서,

상기 하나 이상의 프로세서 집합은 상기 그래픽 카드가 장착된 컴퓨터의 프로세서를 포함하는

장치.
제31항에 있어서,

상기 하나 이상의 프로세서 집합은 단지 단일 프로세서만을 포함하는

장치.